무선통신 150년 역사의 최고의 발명품은 무엇일까.개인적으로 인공위성의 발명인 것 같아. 그렇다면 인공위성은 누구에 의해 발명되었는가?수학자? 물리학자? 공학자? 소설가에 의해 발명되었다. Arthur C. Clarke
아서 찰스 클라크 경(영어: Sir Arthur Charles Clarke, CBE, 1917년 12월 16일 – 2008년 3월 19일)은 영국의 작가, 발명가, 미래학자, 해저 탐험가, TV 시리즈의 호스트이다. 자신의 과학소설 ‘2001 스페이스 오디세이’로 가장 잘 알려져 있으며, 동명의 영화로 스탠리 큐브릭 감독과 함께 작업하기도 했다. 그는 로버트 A. 하인라인, 아이작 아시모프와 함께 과학소설계의 ‘3대 거물'(Big Three)로 여겨졌다. 대표작으로 『라마』시리즈, 『스페이스 오디세이』시리즈, 『유년기의 끝』, 『도시와 별』, 『낙원의 샘』 등이 있으며, 『바다 순찰대』처럼 단편을 각색한 장편도 있다. 1989년 영국 왕실로부터 대영제국 훈장 3등급(CBE)을 받았고 1998년 나이트 바첼러(기사 작위)에 서임되었다. 1973년, 1979년 휴고상과 네뷸러상을 동시 수상했다. 2008년 3월 19일 90세의 나이로 스리랑카 콜롬보 자택에서 사망했다.
클라크의 가장 큰 과학적 공헌은 정지위성을 이용한 통신중계에 관한 고안이었다. 그는 이 생각을 『Extra-Terrestrial Relays-Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?』라는 제목의 논문으로 1945년 10월 Wireless World라는 잡지에 기고했다. 그의 이 업적을 기려 정지궤도를 클라크궤도 또는 클라크대라고 부르기도 한다.
뉴턴의 만유인력 법칙에 따르면 질량을 가진 물체는 서로 잡아당기는 힘이 있다. 우리 주변의 물체 중 가장 강력한 힘으로 우리를 잡아당기는 곳은 지구다. 우리는 보통 이 힘을 중력이라고 부른다. 지구의 중력에서 벗어나려면 매우 빠른 속도로 탈출하면 된다. 지구에서 떨어진 공간에 존재하는 물체는 적절한 속도가 되면 지구로 떨어지지도 않고 지구에서 탈출하지도 않고 지구 주위를 돌며 일정한 거리를 유지할 수 있다. 인공위성을 만들어 지구를 돌게 하는 것을 생각해 보자. 중력과 구심력이 같으면 높고 풀면 특정 거리에서 필요한 속도를 구할 수 있다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이 인공위성과 지구거리와 인공위성의 속도는 반비례한다. 지구에 가까운 위성은 빠른 속도로 돌아가야 지구로 떨어지지 않고 지구와 멀리 떨어져 있는 위성은 상대적으로 느린 속도로 돌아가도 지구로 떨어지지 않는다. 아래 수식은 공부 잘하는 고등학생이라면 풀 수 있는 어렵지 않은 수식이다.
지구는 24시간 주기로 자전한다. 클라크는 지구의 자전 속도와 같은 속도로 인공위성이 돌아가는 경우를 상상했다. 계산해보면 약 3만 6천 킬로미터 높이에서 돌고 있는 위성은 지구의 자전 속도와 같은 속도다. 같은 방향으로 돌아가려면 적도 상공에 있으면 된다. 그러면 지구에서 그 위성을 바라보면 정지해 있는 것처럼 보인다. 지구상에서 볼 때 정지해 있는 위성이 있으면 이를 이용한 통신이 가능하다는 게 클라크의 아이디어다.
현재 한국 고교생이 이런 아이디어를 낼 수 있을까. 어려운 얘기지만 못할 거야. 위대한 발명은 지식뿐만 아니라 상상력에서도 나온다.
#정지위성 #상상력